JP6783342B2 - Austenitic stainless steel and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法に関する。 The present invention relates to austenitic stainless steel and a method for producing the same.
スマートフォンに代表されるような電子機器は、安定した動作を確保するため、内部で発生した熱を放熱する必要がある。このような電子機器においては、電子基板からの熱を放熱するため、熱伝導性に優れ、良好な放熱性を有する放熱材が使用させる。また、電子機器の動作に悪影響を与えないよう、放熱材には、磁性を帯びない、非磁性であることも要求される。 Electronic devices such as smartphones need to dissipate heat generated inside in order to ensure stable operation. In such an electronic device, in order to dissipate heat from the electronic substrate, a heat radiating material having excellent thermal conductivity and good heat dissipation is used. Further, the heat radiating material is also required to be non-magnetic and non-magnetic so as not to adversely affect the operation of the electronic device.
このような観点から、電子機器の放熱材には、銅、またはアルミニウム合金といった素材が用いられている。 From this point of view, a material such as copper or an aluminum alloy is used as a heat radiating material for electronic devices.
ところで、近年では、電子機器には、小型化、軽量化が要求されている。このため、電子機器に使用される放熱材においても、より、強度が高く、厚さを低減できる、すなわち良好な比強度が要求されつつある。 By the way, in recent years, electronic devices are required to be smaller and lighter. For this reason, heat radiating materials used in electronic devices are also required to have higher strength and reduced thickness, that is, good specific strength.
特許文献１にあるように、オーステナイト系ステンレス鋼は、銅、またはアルミニウム合金と比較し、良好な比強度を有し、かつ磁性を制御できる。このため、放熱材として、有用な素材であると考えられる。しかしながら、特許文献１では放熱性について言及していない。そして、特許文献１に記載されたオーステナイト系ステンレス鋼板を放熱材として使用するためには、さらに放熱性を向上させる必要がある。加えて、電子機器の製品形状に加工するため、放熱材に用いられるオーステナイト系ステンレス鋼には、良好な加工性も要求される。 As described in Patent Document 1, austenitic stainless steel has a better specific strength and can control magnetism as compared with copper or an aluminum alloy. Therefore, it is considered to be a useful material as a heat radiating material. However, Patent Document 1 does not mention heat dissipation. Then, in order to use the austenitic stainless steel sheet described in Patent Document 1 as a heat radiating material, it is necessary to further improve the heat radiating property. In addition, austenitic stainless steel used as a heat radiating material is also required to have good workability in order to process it into the product shape of an electronic device.
本発明は、上記課題を解決し、良好な放熱性および加工性を有し、非磁性であるオーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a non-magnetic austenitic stainless steel having good heat dissipation and workability and a method for producing the same.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記のオーステナイト系ステンレス鋼および製造方法を要旨とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and the following austenitic stainless steels and manufacturing methods are the gist of the present invention.
（１）表面に不動態皮膜を有するオーステナイト系ステンレス鋼であって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０％以下、
Ｓｉ：２．０％以下、
Ｍｎ：４．０％以下、
Ｐ：０．０６０％以下、
Ｓ：０．００８％以下、
Ｎ：０．１０％以下、
Ｃｒ：１６．０〜２５．０％、
Ｎｉ：７．０〜１５．０％、
Ｎｂ：０．００５〜１．０％、
Ｍｏ：０〜４．０％、
Ｃｕ：０〜４．０％、
Ａｌ：０〜０．５０％、
Ｔｉ：０〜０．５０％、
Ｖ：０〜０．５０％、
Ｗ：０〜０．５０％、
Ｃｏ：０〜０．５０％、
Ｍｇ：０〜０．００５０％、
Ｃａ：０〜０．０１０％、
Ｇａ：０〜０．０１０％、
Ｈｆ：０〜０．１０％、
Ｚｒ：０〜０．５０％、
Ｌａ：０〜０．１０％、
Ｙ：０〜０．１０％、
ＲＥＭ：０〜０．１０％、
残部：Ｆｅおよび不可避的不純物であり、
下記（ｉ）式で算出されるｆ値が、−１５０（℃）以上−５０（℃）未満であり、
厚さが０．０５〜０．７０ｍｍである、オーステナイト系ステンレス鋼。
ｆ値（℃）＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ−６８Ｎｂ ・・・（ｉ）
但し、上記（ｉ）式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
(1) Austenitic stainless steel having a passivation film on its surface.
The chemical composition is mass%,
C: 0.10% or less,
Si: 2.0% or less,
Mn: 4.0% or less,
P: 0.060% or less,
S: 0.008% or less,
N: 0.10% or less,
Cr: 16.0 to 25.0%,
Ni: 7.0-15.0%,
Nb: 0.005-1.0%,
Mo: 0-4.0%,
Cu: 0-4.0%,
Al: 0 to 0.50%,
Ti: 0-0.50%,
V: 0 to 0.50%,
W: 0 to 0.50%,
Co: 0-0.50%,
Mg: 0 to 0.0050%,
Ca: 0-0.010%,
Ga: 0-0.010%,
Hf: 0 to 0.10%,
Zr: 0-0.50%,
La: 0 to 0.10%,
Y: 0-0.10%,
REM: 0-0.10%,
Remaining: Fe and unavoidable impurities,
The f-number calculated by the following equation (i) is −150 (° C.) or more and less than −50 (° C.).
Austenitic stainless steel with a thickness of 0.05 to 0.70 mm.
f value (° C.) = 551-462 (C + N) -9.2Si-8.1Mn-29 (Ni + Cu) -13.7Cr-18.5Mo-68Nb ... (i)
However, each element symbol in the above formula (i) represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and if it is not contained, it is set to zero.
（２）前記化学組成が、質量％で、
Ｍｏ：０．０５〜４．０％、
Ｃｕ：０．１〜４．０％、
Ａｌ：０．０１〜０．５０％、
Ｔｉ：０．００５〜０．５０％、
Ｖ：０．００５〜０．５０％、
Ｗ：０．００５〜０．５０％、
Ｃｏ：０．００５〜０．５０％、
Ｍｇ：０．０００５〜０．００５０％、
Ｃａ：０．０００５〜０．０１０％、
Ｇａ：０．０００５〜０．０１０％、
Ｈｆ：０．００５〜０．１０％、
Ｚｒ：０．００５〜０．５０％、
Ｌａ：０．００５〜０．１０％、
Ｙ：０．００５〜０．１０％、および
ＲＥＭ：０．００５〜０．１０％、
から選択される一種以上を含有する、上記（１）に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
(2) The chemical composition is mass%.
Mo: 0.05-4.0%,
Cu: 0.1-4.0%,
Al: 0.01-0.50%,
Ti: 0.005 to 0.50%,
V: 0.005 to 0.50%,
W: 0.005 to 0.50%,
Co: 0.005 to 0.50%,
Mg: 0.0005 to 0.0050%,
Ca: 0.0005 to 0.010%,
Ga: 0.0005-0.010%,
Hf: 0.005 to 0.10%,
Zr: 0.005 to 0.50%,
La: 0.005 to 0.10%,
Y: 0.005 to 0.10%, and REM: 0.005 to 0.10%,
The austenitic stainless steel according to (1) above, which contains one or more selected from the above.
（３）前記不動態皮膜中における化学組成のカチオン分率が、下記（ii）式を満足する、上記（１）または（２）に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
２．０＜（Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｃｕ）／Ｃｒ＜１０．０ ・・・(ii)
但し、上記（ii）式中の各元素記号は、不動態皮膜中に含まれる各元素のカチオン分率（原子％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
(3) The austenitic stainless steel according to (1) or (2) above, wherein the cation fraction of the chemical composition in the passivation film satisfies the following formula (ii).
2.0 <(Nb + Mo + Cu) / Cr <10.0 ... (ii)
However, each element symbol in the above formula (ii) represents the cation fraction (atomic%) of each element contained in the passivation film, and if it is not contained, it is set to zero.
（４）電子機器の放熱板に用いられる、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のオーステナイト系ステンレス鋼。 (4) The austenitic stainless steel according to any one of (1) to (3) above, which is used for a heat radiating plate of an electronic device.
（５）スマートフォンの放熱板に用いられる、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のオーステナイト系ステンレス鋼。 (5) The austenitic stainless steel according to any one of (1) to (3) above, which is used for a heat radiating plate of a smartphone.
（６）スマートフォンの筐体に用いられる、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のオーステナイト系ステンレス鋼。 (6) The austenitic stainless steel according to any one of (1) to (3) above, which is used for a smartphone housing.
（７）（ａ）上記（１）または（２）に記載の化学組成を有する冷間加工材を９００〜１１５０℃の範囲で焼鈍し、オーステナイト単相の金属組織にする工程と、
（ｂ）焼鈍された前記冷間加工材を溶融塩浸漬後、硫酸水溶液で酸洗する工程と、
（ｃ）硫酸水溶液で酸洗された前記冷間加工材を、硝弗酸水溶液で酸洗する工程と、
を有する、上記（３）に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法。
(7) (a) A step of annealing a cold-worked material having the chemical composition according to the above (1) or (2) in the range of 900 to 1150 ° C. to obtain an austenite single-phase metal structure.
(B) A step of dipping the annealed cold-worked material in a molten salt and then pickling it with an aqueous sulfuric acid solution.
(C) A step of pickling the cold-processed material pickled with an aqueous sulfuric acid solution with an aqueous solution of glass fluoride.
The method for producing austenitic stainless steel according to (3) above.
（８）前記硫酸水溶液の組成は、硫酸濃度が１０〜３５％であり、
前記硝弗酸水溶液の組成は、硝酸濃度が５〜２０％であり、弗酸濃度が０．１〜５．０％である、上記（７）に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法。
(8) The composition of the aqueous sulfuric acid solution has a sulfuric acid concentration of 10 to 35%.
The method for producing an austenitic stainless steel according to (7) above, wherein the composition of the aqueous solution of nitric acid is a nitric acid concentration of 5 to 20% and a fluorine concentration of 0.1 to 5.0%.
本発明によれば、良好な放熱性および加工性を有し、非磁性であるオーステナイト系ステンレス鋼を得ることができる。 According to the present invention, a non-magnetic austenitic stainless steel having good heat dissipation and workability can be obtained.
本発明者らは、良好な放熱性および加工性を有し、非磁性であるオーステナイト系ステンレス鋼を得るため、種々の検討を行った。その結果、以下の（ａ）〜（ｄ）の知見を得た。 The present inventors have conducted various studies in order to obtain austenitic stainless steel which has good heat dissipation and workability and is non-magnetic. As a result, the following findings (a) to (d) were obtained.
（ａ）オーステナイト系ステンレス鋼に良好な放熱性を具備させるためには、Ｎｂを含有させることが有効である。また、Ｎｂに加え、ＭｏおよびＣｕを含有させるのが好ましい。 (A) In order for the austenitic stainless steel to have good heat dissipation, it is effective to contain Nb. Further, it is preferable to contain Mo and Cu in addition to Nb.
（ｂ）オーステナイト系ステンレス鋼は、通常、表面に厚さ数ｎｍ程度の不動態皮膜が形成する。電子機器、例えば、スマートフォンにおいて、放熱材として使用されるオーステナイト系ステンレス鋼は、０．２ｍｍ程度の厚さである。不動態皮膜は薄い皮膜であるため、通常、放熱性に影響を与えるとは考えにくい。しかしながら、ステンレス鋼全体として非常に薄い素材である場合、極薄い不動態皮膜であっても、放熱性に影響を及ぼすことを、本発明者らは知見した。したがって、不動態皮膜の特性を制御し、より放熱性を向上させることが望ましい。 (B) Austenitic stainless steel usually has a passivation film having a thickness of about several nm formed on its surface. Austenitic stainless steel used as a heat radiating material in electronic devices, for example, smartphones, has a thickness of about 0.2 mm. Since the passivation film is a thin film, it is unlikely that it will affect the heat dissipation. However, the present inventors have found that when the stainless steel as a whole is a very thin material, even an extremely thin passivation film affects the heat dissipation. Therefore, it is desirable to control the characteristics of the passivation film to further improve heat dissipation.
（ｃ）放熱性を向上させるためには、不動態皮膜においても、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｍｏ、といった放熱性を向上させる元素を所定量、濃化させることが望ましい。これらの元素を不動態皮膜に濃化させるためには、オーステナイト系ステンレス鋼の化学組成を調整するのに加え、仕上酸洗条件を制御するのが望ましい。 (C) In order to improve heat dissipation, it is desirable to concentrate a predetermined amount of elements such as Nb, Cu, and Mo that improve heat dissipation even in the passivation film. In order to concentrate these elements in the passivation film, it is desirable to control the finish pickling conditions in addition to adjusting the chemical composition of the austenitic stainless steel.
（ｄ）オーステナイト系ステンレス鋼においては、オーステナイト相の安定度が低いと、加工を行った場合、加工誘起マルテンサイトが形成し、磁性を帯びてしまう。したがって、非磁性にするためには、オーステナイト相を安定化させ、加工を行ってもマルテンサイト相が形成しにくい化学組成に調整することが有効である。特に、上述したＮｂを含有させることは、オーステナイト相の安定化にも有効である。 (D) In austenitic stainless steel, if the stability of the austenitic phase is low, process-induced martensite is formed and becomes magnetic when processed. Therefore, in order to make it non-magnetic, it is effective to stabilize the austenite phase and adjust it to a chemical composition in which the martensite phase is difficult to form even if it is processed. In particular, the inclusion of Nb described above is also effective in stabilizing the austenite phase.
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、本発明に係る鋼は表面に不動態皮膜を有するオーステナイト系ステンレス鋼である。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。 The present invention has been made based on the above findings, and the steel according to the present invention is an austenitic stainless steel having a passivation film on its surface. Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail.
１．化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。
1. 1. Chemical composition The reasons for limiting each element are as follows. In the following description, "%" for the content means "mass%".
Ｃ：０．１０％以下
Ｃは、オーステナイト生成元素であり、オーステナイト安定度を確保し、非磁性とするために有効な元素である。しかしながら、過剰に含有させると、固溶強化と炭化物析出により伸びを低下させるために、加工性が低下する。このため、Ｃ含有量は、０．１０％以下とする。Ｃ含有量は０．０６％以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｃ含有量は、０．０１％以上とするのが好ましい。
C: 0.10% or less C is an austenite-producing element, which is an effective element for ensuring austenite stability and making it non-magnetic. However, if it is contained in an excessive amount, the elongation is lowered due to the solid solution strengthening and the precipitation of carbides, so that the processability is lowered. Therefore, the C content is set to 0.10% or less. The C content is preferably 0.06% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the C content is preferably 0.01% or more.
Ｓｉ：２．０％以下
Ｓｉは、脱酸効果と加工誘起マルテンサイトの形成を抑制する効果を有する元素である。しかしながら、過剰に含有させると、固溶強化により伸びを低下させるために、加工性が低下する。さらに、Ｓｉは表面に濃化しやすくＮｂなどの不動態皮膜への濃化を抑制して、放熱性が低下する。このため、Ｓｉ含有量は２．０％以下とする。Ｓｉ含有量は１．５％以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｓｉ含有量は０．３％以上とするのが好ましく、０．５％以上とするのがより好ましい。
Si: 2.0% or less Si is an element having a deoxidizing effect and an effect of suppressing the formation of process-induced martensite. However, if it is contained in an excessive amount, the workability is lowered because the elongation is lowered due to the strengthening of the solid solution. Further, Si tends to be concentrated on the surface and suppresses the concentration on the passivation film such as Nb, so that the heat dissipation property is lowered. Therefore, the Si content is set to 2.0% or less. The Si content is preferably 1.5% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Si content is preferably 0.3% or more, and more preferably 0.5% or more.
Ｍｎ：４．０％以下
Ｍｎは、オーステナイト生成元素であり、オーステナイト相を安定化させ、非磁性化させる効果を有する。しかしながら、Ｍｎを過剰に含有させると、ＭｎＳを形成し、耐食性を低下させる他、伸びも低下して加工性が低下する。このため、Ｍｎ含有量は４．０％以下とし、１．５％以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｍｎ含有量は０．５％以上とするのが好ましく、１．０％以上とするのがより好ましい。
Mn: 4.0% or less Mn is an austenite-forming element and has the effect of stabilizing the austenite phase and demagnetizing it. However, if Mn is excessively contained, MnS is formed, the corrosion resistance is lowered, and the elongation is also lowered, so that the processability is lowered. Therefore, the Mn content is preferably 4.0% or less, preferably 1.5% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Mn content is preferably 0.5% or more, and more preferably 1.0% or more.
Ｐ：０．０６０％以下
Ｐは、鋼中に含まれる不可避的不純物元素であり、鋼中で介在物を形成し、製造性を低下させる場合がある他、他の機械的特性を低下させる。このため、Ｐ含有量は、低い程好ましい。Ｐ含有量は０．０６０％以下とする。しかしながら、Ｐの過度の低減は、原料コストおよび精錬コストの上昇を招く。このため、Ｐ含有量は、０．０１０％以上であるのが好ましく、０．０２０％以上であるのがより好ましい。
P: 0.060% or less P is an unavoidable impurity element contained in steel, which may form inclusions in steel, lowering manufacturability, and lowering other mechanical properties. Therefore, the lower the P content, the more preferable. The P content shall be 0.060% or less. However, excessive reduction of P leads to increase in raw material cost and refining cost. Therefore, the P content is preferably 0.010% or more, and more preferably 0.020% or more.
Ｓ：０．００８％以下
Ｓは、鋼中に含まれる不可避的不純物元素であり、鋼中で介在物を形成し、製造性を低下させる場合がある他、他の機械的特性を低下させる。このため、Ｓ含有量は、低い程好ましい。したがって、Ｓ含有量は、０．００８％以下とする。しかしながら、Ｓの過度の低減は、原料コストおよび精錬コストの上昇を招く。このため、Ｓ含有量は０．００１％以上とするのが好ましい。
S: 0.008% or less S is an unavoidable impurity element contained in steel, which may form inclusions in steel, which may reduce manufacturability and also lower other mechanical properties. Therefore, the lower the S content, the more preferable. Therefore, the S content is set to 0.008% or less. However, excessive reduction of S leads to an increase in raw material cost and refining cost. Therefore, the S content is preferably 0.001% or more.
Ｎ：０．１０％以下
Ｎは、オーステナイト安定化元素であり、非磁性化させる効果を有する。しかしながら、Ｎを過剰に含有させると、固溶強化と炭化物析出により伸びを低下させるために、加工性が低下する。このため、Ｎ含有量は０．１０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｎ含有量は０．０１％以上とするのが好ましい。
N: 0.10% or less N is an austenite stabilizing element and has an effect of demagnetizing. However, if N is excessively contained, the elongation is lowered due to the solid solution strengthening and the precipitation of carbides, so that the processability is lowered. Therefore, the N content is set to 0.10% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the N content is preferably 0.01% or more.
Ｃｒ：１６．０〜２５．０％
Ｃｒは、ステンレス鋼としての耐食性を具備させ、不動態皮膜を安定化する効果を有し、放熱性を確保するための基本元素である。このため、Ｃｒ含有量は１６．０％以上とする。Ｃｒ含有量は１７．０％以上が好ましい。しかしながら、Ｃｒ含有量が過剰であると、固溶強化または金属間化合物の析出により製造性および加工性を低下させる。このため、Ｃｒ含有量は２５．０％以下とする。Ｃｒ含有量は２４．０％以下とするのが好ましく、１９．０％以下とするのがより好ましい。
Cr: 16.0 to 25.0%
Cr is a basic element for providing corrosion resistance as stainless steel, having an effect of stabilizing a passivation film, and ensuring heat dissipation. Therefore, the Cr content is set to 16.0% or more. The Cr content is preferably 17.0% or more. However, if the Cr content is excessive, the manufacturability and processability are lowered due to solid solution strengthening or precipitation of intermetallic compounds. Therefore, the Cr content is set to 25.0% or less. The Cr content is preferably 24.0% or less, more preferably 19.0% or less.
Ｎｉ：７．０〜１５．０％
Ｎｉは、オーステナイト安定度を高め、非磁性とする効果を有する。このため、Ｎｉ含有量は７．０％以上とする。Ｎｉ含有量は８．０％以上とするのが好ましい。しかしながら、Ｎｉは高価で希少な元素であるため、Ｎｉ含有量は１５．０％以下とする。Ｎｉ含有量は１３．０％以下とするのが好ましく、１２．０％以下とするのが好ましい。
Ni: 7.0-15.0%
Ni has the effect of increasing austenite stability and making it non-magnetic. Therefore, the Ni content is set to 7.0% or more. The Ni content is preferably 8.0% or more. However, since Ni is an expensive and rare element, the Ni content is set to 15.0% or less. The Ni content is preferably 13.0% or less, and preferably 12.0% or less.
Ｎｂ：０．００５〜１．０％
Ｎｂは、オーステナイト相の安定度を高め、放熱性を向上させる効果を有する。このため、Ｎｂ含有量は０．００５％以上とする。Ｎｂ含有量は０．０２％以上とするのが好ましく、０．０５％以上とするのがより好ましい。しかしながら、Ｎｂ含有量が過剰であると、製造性の低下および合金コストの上昇を招くため、Ｎｂ含有量は１．０％以下とする。Ｎｂ含有量は０．５％以下とするのが好ましい。
Nb: 0.005-1.0%
Nb has the effect of increasing the stability of the austenite phase and improving the heat dissipation. Therefore, the Nb content is set to 0.005% or more. The Nb content is preferably 0.02% or more, more preferably 0.05% or more. However, if the Nb content is excessive, the manufacturability is lowered and the alloy cost is increased. Therefore, the Nb content is set to 1.0% or less. The Nb content is preferably 0.5% or less.
また、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、不動態皮膜にＮｂを濃化させることでも放熱性を向上させるため、この観点からもＮｂ含有量を上記範囲とするのが好ましい。 Further, in the austenitic stainless steel according to the present invention, since the heat dissipation is improved by concentrating Nb in the passivation film, it is preferable to set the Nb content in the above range from this viewpoint as well.
Ｍｏ：０〜４．０％
Ｍｏは、耐食性を向上させ、強度を高めるとともに、放熱性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｍｏを過剰に含有させると、加工性が低下する。このため、Ｍｏ含有量は４．０％以下とする。Ｍｏ含有量は、２．５％以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｍｏ含有量は、０．０５％以上とするのが好ましく、０．１０％以上とするのがより好ましい。
Mo: 0-4.0%
Mo has the effect of improving corrosion resistance, increasing strength, and improving heat dissipation. Therefore, it may be contained as needed. However, if Mo is contained in an excessive amount, the processability is lowered. Therefore, the Mo content is set to 4.0% or less. The Mo content is preferably 2.5% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Mo content is preferably 0.05% or more, and more preferably 0.10% or more.
Ｃｕ：０〜４．０％
Ｃｕは、焼入れ性を向上させ、強度を高めるとともに、放熱性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｃｕを過剰に含有させると、製造性と加工性とが低下する。このため、Ｃｕ含有量は４．０％以下とする。Ｃｕ含有量は、３．５％以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｃｕ含有量は０．１％以上とするのが好ましい。
Cu: 0-4.0%
Cu has the effect of improving hardenability, increasing strength, and improving heat dissipation. Therefore, it may be contained as needed. However, if Cu is contained in an excessive amount, the manufacturability and processability are lowered. Therefore, the Cu content is set to 4.0% or less. The Cu content is preferably 3.5% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Cu content is preferably 0.1% or more.
Ａｌ：０〜０．５０％
Ａｌは、脱酸効果を有する元素である。このため、必要に応じて、含有させてもよい。しかしながら、Ａｌを過剰に含有させると製造性を低下させる場合があるため、Ａｌ含有量は０．５０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ａｌ含有量は、０．０１％以上とするのが好ましい。
Al: 0 to 0.50%
Al is an element having a deoxidizing effect. Therefore, it may be contained if necessary. However, if Al is excessively contained, the manufacturability may be lowered, so the Al content is set to 0.50% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Al content is preferably 0.01% or more.
Ｔｉ：０〜０．５０％
Ｔｉは、鋼の放熱性を向上させる効果を有する。具体的にはＴｉは、Ｃとカーバイドを形成して固溶Ｃを低減させ、またＮと窒化物を形成して、不動態皮膜を安定化させることで放熱性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｔｉを過剰に含有させると、鋼の強度を劣化させる。このため、Ｔｉ含有量は０．５０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｔｉ含有量は０．００５％以上とするのが好ましい。
Ti: 0-0.50%
Ti has the effect of improving the heat dissipation of steel. Specifically, Ti has the effect of forming a carbide with C to reduce the solid solution C, and forming a nitride with N to stabilize the passivation film to improve heat dissipation. Therefore, it may be contained as needed. However, excessive content of Ti deteriorates the strength of the steel. Therefore, the Ti content is set to 0.50% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ti content is preferably 0.005% or more.
Ｖ：０〜０．５０％
Ｖは、Ｃおよび／またはＮを炭窒化物として固定し、鋼の強度を高める効果を有する。また、炭窒化物を形成することで、不動態皮膜を安定化させることで放熱性を向上させる効果も有する。このため、必要に応じて、含有させてもよい。しかしながら、過剰に含有させると、加工性を低下させる。このため、Ｖ含有量は０．５０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｖ含有量は０．００５％以上とするのが好ましい。
V: 0 to 0.50%
V has the effect of fixing C and / or N as a carbonitride and increasing the strength of the steel. Further, by forming a carbonitride, it also has an effect of improving heat dissipation by stabilizing a passivation film. Therefore, it may be contained if necessary. However, if it is contained in an excessive amount, the processability is lowered. Therefore, the V content is set to 0.50% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the V content is preferably 0.005% or more.
Ｗ：０〜０．５０％
Ｃｏ：０〜０．５０％
ＷおよびＣｏは、固溶強化に加え、不動態皮膜およびその直下に濃化して放熱性を向上させる効果も有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、ＷおよびＣｏは高価な元素であるため、過剰に含有させると製造コストを増加させる。このため、Ｗ：０．５０％以下、Ｃｏ：０．５０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｗ：０．００５％以上、Ｃｏ：０．００５％以上とするのが好ましい。
W: 0 to 0.50%
Co: 0 to 0.50%
In addition to strengthening the solid solution, W and Co also have the effect of concentrating the passivation film and immediately below it to improve heat dissipation. Therefore, it may be contained as needed. However, since W and Co are expensive elements, excessive content increases the production cost. Therefore, W: 0.50% or less and Co: 0.50% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, it is preferable that W: 0.005% or more and Co: 0.005% or more.
Ｍｇ：０〜０．００５０％
Ｃａ：０〜０．０１０％
Ｇａ：０〜０．０１０％
Ｍｇ、Ｃａ、およびＧａは、熱間加工性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて、含有させてもよい。しかしながら、Ｍｇ、Ｃａ、およびＧａの過剰な含有は、製造性を低下させる。このため、Ｍｇ：０．００５０％以下、Ｃａ：０．０１０％以下、Ｇａ：０．０１０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｍｇ：０．０００５％以上、Ｃａ：０．０００５％以上、Ｇａ：０．０００５％以上とするのが好ましい。
Mg: 0 to 0.0050%
Ca: 0 to 0.010%
Ga: 0-0.010%
Mg, Ca, and Ga have the effect of improving hot workability. Therefore, it may be contained if necessary. However, excessive content of Mg, Ca, and Ga reduces manufacturability. Therefore, Mg: 0.0050% or less, Ca: 0.010% or less, Ga: 0.010% or less. On the other hand, in order to obtain the above effects, it is preferable that Mg: 0.0005% or more, Ca: 0.0005% or more, and Ga: 0.0005% or more.
Ｈｆ：０〜０．１０％
Ｈｆは、熱間加工性および、鋼の清浄性を高める元素である。このため、必要に応じて、含有させてもよい。しかしながら、Ｈｆを過剰に含有させると、製造コストが上昇する。このため、Ｈｆは、０．１０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｈｆ含有量は、０．００５％以上とするのが好ましい。
Hf: 0 to 0.10%
Hf is an element that enhances hot workability and cleanliness of steel. Therefore, it may be contained if necessary. However, if Hf is excessively contained, the manufacturing cost will increase. Therefore, Hf is set to 0.10% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Hf content is preferably 0.005% or more.
Ｚｒ：０〜０．５０％
Ｌａ：０〜０．１０％
Ｙ：０〜０．１０％
ＲＥＭ：０〜０．１０％
Ｚｒ、Ｌａ、Ｙ、およびＲＥＭは、熱間加工性および、鋼の清浄性を高める効果を有する。このため、必要に応じて、含有させてもよい。しかしながら、Ｚｒ、Ｌａ、Ｙ、およびＲＥＭの過剰な含有は、却って製造コストを上昇させる。このため、Ｚｒ：０．５０％以下、Ｌａ：０．１０％以下、Ｙ：０．１０％以下、ＲＥＭ：０．１０％以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ｚｒ：０．００５％以上、Ｌａ：０．００５％以上、Ｙ：０．００５％以上、ＲＥＭ：０．００５％以上とするのが好ましい。
Zr: 0-0.50%
La: 0 to 0.10%
Y: 0-0.10%
REM: 0-0.10%
Zr, La, Y, and REM have the effect of enhancing hot workability and cleanliness of steel. Therefore, it may be contained if necessary. However, excessive inclusion of Zr, La, Y, and REM rather increases manufacturing costs. Therefore, Zr: 0.50% or less, La: 0.10% or less, Y: 0.10% or less, REM: 0.10% or less. On the other hand, in order to obtain the above effects, it is preferable that Zr: 0.005% or more, La: 0.005% or more, Y: 0.005% or more, and REM: 0.005% or more.
ここで、ＲＥＭとは、ＳｃおよびＬａを除いたランタノイドの元素を指し、上記ＲＥＭ含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。ＲＥＭは、工業的には、ミッシュメタルの形で添加される。 Here, the REM refers to the elements of the lanthanoid excluding Sc and La, and the REM content means the total content of these elements. REM is industrially added in the form of misch metal.
本発明の化学組成において、残部はＦｅおよび不可避的不純物である。ここで「不可避的不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 In the chemical composition of the present invention, the balance is Fe and unavoidable impurities. Here, the "unavoidable impurity" is a component mixed by various factors of raw materials such as ore and scrap, and various factors in the manufacturing process when steel is industrially manufactured, and is within a range that does not adversely affect the present invention. Means what is acceptable.
ｆ値
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、オーステナイト相の安定度を表す指標として、以下に算出されるｆ値を規定する。具体的には、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、下記（ｉ）式で算出されるｆ値を、−１５０（℃）以上−５０（℃）未満とする。
f-number In the austenitic stainless steel according to the present invention, the f-number calculated below is defined as an index showing the stability of the austenitic phase. Specifically, in the austenitic stainless steel according to the present invention, the f value calculated by the following formula (i) is set to −150 (° C.) or more and less than −50 (° C.).
ｆ値（℃）＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ−６８Ｎｂ ・・・（ｉ）
但し、上記（ｉ）式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
f value (° C.) = 551-462 (C + N) -9.2Si-8.1Mn-29 (Ni + Cu) -13.7Cr-18.5Mo-68Nb ... (i)
However, each element symbol in the above formula (i) represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and if it is not contained, it is set to zero.
ここで、ｆ値が−１５０（℃）未満であると、加工性が低下する。また、放熱性が低下する場合がある。このため、ｆ値は−１５０（℃）以上とし、−１３０（℃）以上とするのが好ましく、−１２０（℃）以上とするのがより好ましい。 Here, if the f value is less than −150 (° C.), the workability is lowered. In addition, heat dissipation may decrease. Therefore, the f value is preferably −150 (° C.) or higher, preferably −130 (° C.) or higher, and more preferably −120 (° C.) or higher.
しかしながら、ｆ値が−５０（℃）以上であると、オーステナイト相が安定化せず、加工により加工誘起マルテンサイト変態が生じる。この結果、鋼が磁性を帯びることになり好ましくない。したがって、ｆ値は−５０（℃）未満とし、−７０（℃）以下とするのが好ましく、−１００（℃）以下とするのがより好ましい。 However, when the f value is −50 (° C.) or higher, the austenite phase is not stabilized and processing-induced martensitic transformation occurs due to processing. As a result, the steel becomes magnetic, which is not preferable. Therefore, the f value is preferably less than −50 (° C.), preferably −70 (° C.) or less, and more preferably −100 (° C.) or less.
なお、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、放熱性を具備させるため、通常、オーステナイト相の安定度においては、考慮しないＮｂ含有量の影響についても検討を行い、ｆ値を導出している。 In addition, in order to provide heat dissipation in the austenitic stainless steel according to the present invention, the influence of the Nb content, which is not usually considered in the stability of the austenite phase, is also examined and the f value is derived.
２．厚さ
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、電子機器に用いられるため、例えば、形状が鋼板である場合は、３０％程度の冷間圧延も想定して、板厚０．０５〜０．７０ｍｍとする。オーステナイト系ステンレス鋼の厚さは０．５０ｍｍ以下とするのが好ましい。
2. Thickness The austenitic stainless steel according to the present invention is used in electronic devices. Therefore, for example, when the shape is a steel plate, the plate thickness is 0.05 to 0.70 mm, assuming cold rolling of about 30%. And. The thickness of the austenitic stainless steel is preferably 0.50 mm or less.
３．不動態皮膜
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、不動態皮膜を有する。上述したように、素材自体の厚さが薄い場合、表面に極薄く形成する不動態皮膜であっても、熱の伝わりやすさ、すなわち放熱性に影響を与える。このため、不動態皮膜中に、放熱性を向上させる、Ｎｂ、Ｍｏ、およびＣｕを濃化させるのが好ましい。したがって、不動態皮膜中における化学組成のカチオン分率が、下記（ii）式を満足するのが好ましい。
3. 3. Passivation film The austenitic stainless steel according to the present invention has a passivation film. As described above, when the thickness of the material itself is thin, even a passivation film formed extremely thin on the surface affects the ease of heat transfer, that is, the heat dissipation. Therefore, it is preferable to concentrate Nb, Mo, and Cu in the passivation film to improve heat dissipation. Therefore, it is preferable that the cation fraction of the chemical composition in the passivation film satisfies the following equation (ii).
２．０＜（Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｃｕ）／Ｃｒ＜１０．０ ・・・(ii)
但し、上記（ii）式中の各元素記号は、不動態皮膜中に含まれる各元素のカチオン分率（原子％）を表し、含有されない場合はゼロとする。
2.0 <(Nb + Mo + Cu) / Cr <10.0 ... (ii)
However, each element symbol in the above formula (ii) represents the cation fraction (atomic%) of each element contained in the passivation film, and if it is not contained, it is set to zero.
不動態皮膜中のＮｂ、Ｍｏ、およびＣｕのカチオン分率の合計である、上記（ii）式中辺値が２．０以下であると、不動態皮膜中にこれらの元素が十分に濃化せず、放熱性を十分に向上させることができない。このため、（ii）式中辺値は、２．０超とするのが好ましく、３．０以上とするのがより好ましく、３．５以上とするのがさらに好ましい。 When the middle value of the above equation (ii), which is the sum of the cation fractions of Nb, Mo, and Cu in the passivation film, is 2.0 or less, these elements are sufficiently concentrated in the passivation film. Without doing so, the heat dissipation cannot be sufficiently improved. Therefore, the middle value of the formula (ii) is preferably more than 2.0, more preferably 3.0 or more, and further preferably 3.5 or more.
一方、（ii）式中辺値が１０．０以上であると、製造性、および耐食性が低下する。このため、（ii）式中辺値は１０．０未満とするのが好ましく、８．５以下とするのがより好ましく、８．０以下とするのがさらに好ましい。 On the other hand, when the middle value of Eq. (Ii) is 10.0 or more, the manufacturability and corrosion resistance are lowered. Therefore, the middle value of Eq. (Ii) is preferably less than 10.0, more preferably 8.5 or less, and even more preferably 8.0 or less.
不動態皮膜中の各元素のカチオン分率は以下の手順で測定することができる。具体的には、Ｘ線光電子分装置（「ＸＰＳ」ともいう。）を用いて測定する。測定において、Ｘ線源は、ＡｌＫα線とし、入射Ｘ線エネルギーは１４８６．６ｅＶとし、Ｘ線の検出角度は９０°とする。各元素の存在状態は、結合エネルギー付近におけるスペクトルの検出により確認することができる。そして、各スペクトルの積分強度を測定し、Ｃ、Ｏ、Ｎの元素を除くカチオンイオン換算し、各元素のカチオン分率を求めることができる。 The cation fraction of each element in the passivation film can be measured by the following procedure. Specifically, the measurement is performed using an X-ray photoelectron component device (also referred to as "XPS"). In the measurement, the X-ray source is AlKα ray, the incident X-ray energy is 1486.6 eV, and the X-ray detection angle is 90 °. The existence state of each element can be confirmed by detecting the spectrum near the binding energy. Then, the integrated intensity of each spectrum can be measured and converted into cation ions excluding the elements C, O, and N to obtain the cation fraction of each element.
４．形状および用途
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼の形状は特に限定しないが、スマートフォンの放熱材に使用する場合は、鋼板であるのが好ましい。また、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼の用途としては、例えば、スマートフォンの放熱板、スマートフォンの筐体等が一例として挙げられる。
4. Shape and Application The shape of the austenitic stainless steel according to the present invention is not particularly limited, but when used as a heat radiating material for smartphones, it is preferably a steel plate. Further, examples of the use of the austenitic stainless steel of the present invention include a heat radiating plate of a smartphone, a housing of a smartphone, and the like.
５．特性評価
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、放熱性、つまり熱伝導度が代表的なオーステナイト系ステンレスのＳＵＳ３０４（１８Ｃｒ−８Ｎｉ）と比較して２５％高い数値、すなわち、０．２０（Ｗ／ｍ℃）超である場合を良好な放熱性を有すると評価する。
5. Characteristic evaluation In the austenitic stainless steel according to the present invention, the heat dissipation, that is, the thermal conductivity is 25% higher than that of the typical austenitic stainless steel SUS304 (18Cr-8Ni), that is, 0.20 (W / W /). When it exceeds m ° C.), it is evaluated as having good heat dissipation.
また、透磁率が１．０５以下である場合を、磁性を有しない、非磁性であると評価する。機械加工を行う場合を想定し、所定の大きさに切り出す。切り出した試料が鋼板である場合は圧延方向を長手方向として２０〜３０％の冷間加工を行った後に、透磁率が１．０５以下である場合を、非磁性であると評価する。 Further, when the magnetic permeability is 1.05 or less, it is evaluated as having no magnetism and being non-magnetic. Assuming the case of machining, cut out to a predetermined size. When the cut-out sample is a steel plate, it is evaluated as non-magnetic when the magnetic permeability is 1.05 or less after cold working of 20 to 30% with the rolling direction as the longitudinal direction.
加工性については、３０％の冷間加工を行った後のビッカース硬さを測定することで評価する。具体的には、荷重９．８Ｎでビッカース硬さ（Ｈｖ）を測定して、硬さがＨｖ３５０未満である場合を加工性が良好であると評価する。 The workability is evaluated by measuring the Vickers hardness after performing cold working at 30%. Specifically, the Vickers hardness (Hv) is measured with a load of 9.8 N, and when the hardness is less than Hv350, the workability is evaluated as good.
６．製造方法
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、不動態皮膜に、Ｎｂ、Ｍｏ、およびＣｕを濃化させる場合には、以下に記載の製造方法により安定して製造することができる。具体的には、
（ａ）上述した化学組成を有する冷間加工材を９００〜１１５０℃の範囲で焼鈍し、オーステナイト単相の金属組織にする工程と、
（ｂ）焼鈍された前記冷間加工材を溶融塩浸漬後、硫酸水溶液で酸洗する工程と、
（ｃ）硫酸水溶液で酸洗された前記冷間加工材を、硝酸水溶液で酸洗する工程と、
を有する、製造方法である。
6. Manufacturing Method The austenitic stainless steel according to the present invention can be stably manufactured by the manufacturing method described below when Nb, Mo and Cu are concentrated in the passivation film. In particular,
(A) A step of annealing a cold-worked material having the above-mentioned chemical composition in the range of 900 to 1150 ° C. to form an austenite single-phase metal structure.
(B) A step of dipping the annealed cold-worked material in a molten salt and then pickling it with an aqueous sulfuric acid solution.
(C) A step of pickling the cold-processed material pickled with an aqueous solution of sulfuric acid with an aqueous solution of nitric acid.
It is a manufacturing method having.
また、上記の（ａ）〜（ｃ）の製造工程に加え、適宜、必要に応じて、
（ｄ）前記（ｃ）の工程の後、７００〜１０００℃で、１秒〜６０分の熱処理を行う工程を、さらに行ってもよい。なお、以下の説明においては、オーステナイト系ステンレス鋼の形状を鋼板として説明する。
Further, in addition to the above-mentioned manufacturing steps (a) to (c), if necessary, if necessary,
(D) After the step (c), a step of heat-treating at 700 to 1000 ° C. for 1 second to 60 minutes may be further performed. In the following description, the shape of austenitic stainless steel will be described as a steel plate.
上述の化学組成に調整した鋼を常法により溶製、鋳造し、熱間圧延に供する鋼片を得る。続いて、常法により、熱間圧延を行う。熱間圧延時の条件は、特に限定しないが、通常、鋼片の加熱温度は１１５０〜１２７０℃とし、圧下率は９０．０〜９９．５％の範囲であることが好ましい。 Steel adjusted to the above-mentioned chemical composition is melted and cast by a conventional method to obtain a steel piece to be subjected to hot rolling. Subsequently, hot rolling is performed by a conventional method. The conditions for hot rolling are not particularly limited, but usually, the heating temperature of the steel piece is 1150 to 1270 ° C., and the rolling reduction ratio is preferably in the range of 90.0 to 99.5%.
なお、熱間圧延後は、必要に応じて、酸洗、焼鈍を施してもよい。続いて、冷間圧延を行う。冷間圧延は、圧下率４０〜９０％の範囲で行い冷延鋼板（冷間加工材）とするのが好ましい。続いて、冷間圧延の後、９００〜１１５０℃で、１秒〜１０分の等温保持をする焼鈍を行い、オーステナイト単相の金属組織とするのが好ましい。 After hot rolling, pickling and annealing may be performed, if necessary. Subsequently, cold rolling is performed. Cold rolling is preferably carried out in a reduction ratio of 40 to 90% to obtain a cold-rolled steel sheet (cold-worked material). Subsequently, after cold rolling, annealing is performed at 900 to 1150 ° C. for 1 second to 10 minutes at an isothermal temperature to obtain an austenite single-phase metal structure.
焼鈍後、酸洗を行うのが好ましい。冷間圧延、焼鈍、酸洗は複数回繰り返しても構わない。不動態皮膜に、Ｎｂ、Ｍｏ、およびＣｕを濃化させるため、冷延鋼板を溶融塩浸漬後、硫酸水溶液で酸洗し、その後、硝弗酸水溶液で酸洗するのが好ましい。この際、使用する溶融塩は、特に限定しないが、例えば、ソルトバスを用いるのが好ましい。なお、溶融塩に浸漬する際の条件は特に限定しないが、通常３００〜５００℃の範囲で、１〜１００秒行うと考えられる。 It is preferable to perform pickling after annealing. Cold rolling, annealing, and pickling may be repeated multiple times. In order to concentrate Nb, Mo, and Cu in the passivation film, it is preferable to soak the cold-rolled steel sheet in a molten salt, pickle it with an aqueous sulfuric acid solution, and then pickle it with an aqueous glass fluoride solution. At this time, the molten salt used is not particularly limited, but for example, a salt bath is preferably used. The conditions for immersing in the molten salt are not particularly limited, but it is usually considered to be carried out in the range of 300 to 500 ° C. for 1 to 100 seconds.
また、使用する硫酸水溶液の組成は、３０℃以上で硫酸濃度が１０〜３５％とするのが好ましい。また、上記硝弗酸水溶液の組成は、２０℃以上で硝酸濃度が５〜２０％、弗酸濃度が０．１〜５％とするのが好ましい。通常のオーステナイト系ステンレス鋼の冷間圧延、焼鈍後の酸洗は、溶融塩浸漬後、中性塩電解など電解酸洗あるいは電解酸洗後に硝弗酸水溶液への浸漬とするが、本発明に係る鋼では、上述したように、不動態皮膜に選択的にＮｂ、Ｍｏ、Ｃｕを濃化させるため、電解酸洗を施さず、上記組成の酸溶液を用いるのが好ましい。 The composition of the sulfuric acid aqueous solution used is preferably 30 ° C. or higher and the sulfuric acid concentration is 10 to 35%. The composition of the aqueous nitric acid solution is preferably 20 ° C. or higher with a nitric acid concentration of 5 to 20% and a fluoroacid concentration of 0.1 to 5%. The pickling after cold rolling and annealing of ordinary austenite-based stainless steel is performed by immersion in molten salt, electrolysis such as neutral salt electrolysis, or electropickling, and then immersion in an aqueous solution of glass fluoride. In such steel, as described above, in order to selectively concentrate Nb, Mo, and Cu in the passivation film, it is preferable to use an acid solution having the above composition without subjecting to electrolytic pickling.
なお、例えば、上記工程により得られた冷延鋼板に、機械加工を行い、製品形状とする場合は、上記加工により加工誘起マルテンサイトが形成する可能性がある。本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、磁性に影響を及ぼさない程度のマルテンサイト相の形成は、許容する。しかしながら、このように、加工によりマルテンサイトが形成することは、望ましくない。このため、加工後に、例えば、７００〜１０００℃の範囲で、１秒〜６０分の熱処理を必要に応じて行ってもよい。 For example, when the cold-rolled steel sheet obtained by the above process is machined to form a product shape, process-induced martensite may be formed by the above processing. In the austenitic stainless steel according to the present invention, the formation of a martensite phase that does not affect magnetism is permitted. However, it is not desirable that martensite is formed by processing in this way. Therefore, after processing, for example, heat treatment in the range of 700 to 1000 ° C. for 1 second to 60 minutes may be performed as needed.
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
表１に記載の化学組成を有する鋼片を鋳造した。続いて、得られた鋼片を１２３０℃の温度域で加熱し、圧下率９８．５％で、熱間圧延を施した。熱間圧延後、焼鈍と酸洗等を行い、圧下率８７．５％で冷間圧延を施した。続いて、１０８０℃、１０秒で焼鈍後、表２に記載の条件で、ソルトバスを使用して４５０℃、１０秒の溶融塩浸漬後、後述する条件で酸洗を行い、最終板厚０．３０ｍｍの冷延鋼板を得た。 Steel pieces having the chemical compositions shown in Table 1 were cast. Subsequently, the obtained steel pieces were heated in a temperature range of 1230 ° C. and hot-rolled at a reduction rate of 98.5%. After hot rolling, annealing and pickling were performed, and cold rolling was performed at a rolling reduction of 87.5%. Subsequently, after annealing at 1080 ° C. for 10 seconds, under the conditions shown in Table 2, after immersion in molten salt at 450 ° C. for 10 seconds using a salt bath, pickling was performed under the conditions described below, and the final plate thickness was 0. A cold rolled steel sheet of .30 mm was obtained.
なお、酸洗は常法の中性塩電解に加えて、硫酸水溶液と硝弗酸水溶液の浸漬を実施した。浸漬条件は５５℃、２５％硫酸水溶液に次いで３０℃、１０％硝酸・１．０％弗酸水溶液とし、浸漬時間はそれぞれ１５秒と２０秒とした。 For pickling, in addition to the conventional neutral salt electrolysis, a sulfuric acid aqueous solution and a glass fluoride aqueous solution were immersed. The immersion conditions were 55 ° C., 25% sulfuric acid aqueous solution, followed by 30 ° C., 10% nitric acid / 1.0% fluoride aqueous solution, and the immersion time was 15 seconds and 20 seconds, respectively.
（カチオン分率の測定）
不動態皮膜中のＣｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂのカチオン分率は以下の手順で測定した。具体的には、ＸＰＳを用い、測定においては、Ｘ線源は、ＡｌＫα線とし、入射Ｘ線エネルギーは１４８６．８ｅＶとし、Ｘ線の検出角度は９０°とした。これにより、結合エネルギー付近におけるスペクトルの検出により確認した。各元素のカチオン分率は、上述の各スペクトルの積分強度を測定し、Ｃ、Ｏ、Ｎの元素を除くカチオンイオン換算で算出した。
(Measurement of cation fraction)
The cation fractions of Cr, Mo, Cu and Nb in the passivation film were measured by the following procedure. Specifically, XPS was used, and in the measurement, the X-ray source was AlKα rays, the incident X-ray energy was 1486.8 eV, and the X-ray detection angle was 90 °. This was confirmed by detecting the spectrum near the binding energy. The cation fraction of each element was calculated by measuring the integrated intensity of each spectrum described above and converting it into cation ions excluding the elements C, O, and N.
（放熱性について）
得られた冷延鋼板について、放熱性の指標となる熱伝導率を求めた。熱伝導率は、室温である２０℃から１００℃の範囲であり、次の式から求めることができる。
λ＝Ｃｐ×α×ρ ・・・(ａ)
但し、上記（ａ）式中の各記号は、以下により定義されてる。
λ：熱伝導率（Ｗ／ｍ・℃）
Ｃｐ：比熱（Ｊ／ｇ・℃）
α：熱拡散率（ｍｍ２／ｓ）
ρ：密度（ｇ／ｃｍ３）
(About heat dissipation)
The thermal conductivity of the obtained cold-rolled steel sheet, which is an index of heat dissipation, was determined. The thermal conductivity is in the range of 20 ° C. to 100 ° C., which is room temperature, and can be obtained from the following formula.
λ = Cp × α × ρ ・ ・ ・ (a)
However, each symbol in the above equation (a) is defined by the following.
λ: Thermal conductivity (W / m · ° C)
Cp: Specific heat (J / g · ° C)
α: Thermal diffusivity (mm 2 / s)
ρ: Density (g / cm 3 )
そして、上記Ｃｐは示差走査熱量分析計により測定した。αはＮＥＴＺＳＣＨ製ＬＦＡ４５７Ｍｉｃｒｏｆｌａｓｈ装置を用いたレーザーフラッシュ法により測定した。ρは７．７ｇ／ｃｍ３とした。 Then, the above Cp was measured by a differential scanning calorimeter. α was measured by a laser flash method using an LFA457 Microflash device manufactured by NETZSCH. ρ was set to 7.7 g / cm 3 .
得られた熱伝導率について、熱伝導率が代表的なオーステナイト系ステンレスのＳＵＳ３０４（１８Ｃｒ−８Ｎｉ）と比較して２５％高い数値、すなわち０．２０（Ｗ／ｍ℃）超である場合を良好な放熱性をする「〇」と評価した。さらに、代表的なフェライト系ステンレス鋼のＳＵＳ４３０（１７Ｃｒ）程度である数値、すなわち０．２５（Ｗ／ｍ℃）超である場合を「◎」と評価した。また、熱伝導率が０．２０以下である場合を「×」と評価した。 It is good that the obtained thermal conductivity is 25% higher than that of SUS304 (18Cr-8Ni), which is a typical austenitic stainless steel, that is, more than 0.20 (W / m ° C). It was evaluated as "○", which has excellent heat dissipation. Further, a value of about SUS430 (17Cr) of a typical ferritic stainless steel, that is, a case of exceeding 0.25 (W / m ° C.) was evaluated as “⊚”. Further, the case where the thermal conductivity was 0.20 or less was evaluated as “x”.
（非磁性について）
得られた鋼板について、非磁性であるかを、透磁率を測定することで、評価した。評価の際、加工誘起マルテンサイトが形成しやすい状況を想定して、磁性を評価した。具体的には、製品形状への機械加工を想定し、圧延方向を長手方向とする１００ｍｍ幅×２５０ｍｍ長さの試料を切り出した後、３０％の冷間加工を行った。その後、透磁率を測定し、透磁率が１．０５以下である場合を、非磁性「〇」と評価した。さらに、透磁率が１．０２以下の場合を、焼鈍材と変わらない非磁性「◎」と評価した。また、透磁率が１．０５超である場合を、磁性を有するとして「×」と評価した。
(About non-magnetism)
The obtained steel sheet was evaluated as non-magnetic by measuring the magnetic permeability. At the time of evaluation, the magnetism was evaluated assuming a situation in which process-induced martensite is likely to be formed. Specifically, assuming machining into a product shape, a sample having a width of 100 mm and a length of 250 mm with the rolling direction as the longitudinal direction was cut out, and then cold working of 30% was performed. Then, the magnetic permeability was measured, and the case where the magnetic permeability was 1.05 or less was evaluated as non-magnetic "〇". Further, the case where the magnetic permeability was 1.02 or less was evaluated as non-magnetic "⊚" which was the same as that of the annealed material. Further, when the magnetic permeability was more than 1.05, it was evaluated as "x" as having magnetism.
（加工性について）
加工性については硬さを測定することで評価した。具体的には、加工硬化を考慮し、３０％の冷間加工を行った後のビッカース硬さを測定することで評価した。硬さは鋼板のＬ断面から硬さ試験片を採取して、得られた試験片について試験を行った。なお、試験はＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠し、試験力９．８Ｎ（１．０ｋｇｆ）で行った。試験片の硬さがＨｖ３００〜３５０の場合を加工性が良好である「〇」とし、Ｈｖ２５０〜３００の場合を加工性がさらに良好である「◎」と評価した。Ｈｖ≧３５０となる場合は、材料の加工硬化が大きく、加工性が低い「×」と評価した。
(About workability)
The workability was evaluated by measuring the hardness. Specifically, in consideration of work hardening, it was evaluated by measuring the Vickers hardness after performing cold working at 30%. For the hardness, a hardness test piece was taken from the L cross section of the steel sheet, and the obtained test piece was tested. The test was carried out in accordance with JIS Z 2244: 2009 with a test force of 9.8 N (1.0 kgf). When the hardness of the test piece was Hv300 to 350, the workability was evaluated as “◯”, and when the hardness of the test piece was Hv250 to 300, the workability was further improved as “⊚”. When Hv ≧ 350, the work hardening of the material was large and the workability was evaluated as “x”.
諸特性と不動態皮膜組成および酸洗法の関係を表２に示す。なお、表２中の酸洗法において、「無し」と記載している例は、本発明で規定する酸洗条件で酸洗をせず、常法の中性塩電解仕上を行った例である。また、「有り」と記載している例は、本発明に係る製造条件の硫酸水溶液と硝弗酸水溶液の浸漬を行った例である。 Table 2 shows the relationship between various properties, the passivation film composition, and the pickling method. In the pickling method in Table 2, the example described as "none" is an example in which the conventional neutral salt electrolytic finish was performed without pickling under the pickling conditions specified in the present invention. is there. In addition, the example described as "Yes" is an example in which the sulfuric acid aqueous solution and the glass fluoride aqueous solution under the production conditions according to the present invention are immersed.
試験Ｎｏ．１〜１３は、本発明の規定を満足し、良好な放熱性、非磁性と加工性を有した。一方、本発明の規定を満足しない試験Ｎｏ．１４〜２５は放熱性、非磁性、加工性のいずれかが劣り、本発明の要件を満たさなかった。
Test No. 1 to 13 satisfied the provisions of the present invention and had good heat dissipation, non-magnetism and workability. On the other hand, Test No. which does not satisfy the provisions of the present invention. Nos. 14 to 25 were inferior in heat dissipation, non-magnetism, and workability, and did not satisfy the requirements of the present invention.
Claims (7)
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０％以下、
Ｓｉ：２．０％以下、
Ｍｎ：４．０％以下、
Ｐ：０．０６０％以下、
Ｓ：０．００８％以下、
Ｎ：０．１０％以下、
Ｃｒ：１６．０〜２５．０％、
Ｎｉ：７．０〜１５．０％、
Ｎｂ：０．００５〜１．０％、
Ｃｕ：０．１〜４．０％、
Ｍｏ：０〜４．０％、
Ａｌ：０〜０．５０％、
Ｔｉ：０〜０．５０％、
Ｖ：０〜０．５０％、
Ｗ：０〜０．５０％、
Ｃｏ：０〜０．５０％、
Ｍｇ：０〜０．００５０％、
Ｃａ：０〜０．０１０％、
Ｇａ：０〜０．０１０％、
Ｈｆ：０〜０．１０％、
Ｚｒ：０〜０．５０％、
Ｌａ：０〜０．１０％、
Ｙ：０〜０．１０％、
ＲＥＭ：０〜０．１０％、
残部：Ｆｅおよび不可避的不純物であり、
下記（ｉ）式で算出されるｆ値が、−１５０（℃）以上−５０（℃）未満であり、
前記不動態皮膜中における化学組成のカチオン分率が、下記（ii）式を満足し、
厚さが０．０５〜０．７０ｍｍである、オーステナイト系ステンレス鋼。
ｆ値（℃）＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ−６８Ｎｂ ・・・（ｉ）
２．０＜（Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｃｕ）／Ｃｒ＜１０．０ ・・・(ii)
但し、上記（ｉ）式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表し、含有されない場合はゼロとし、上記（ii）式中の各元素記号は、不動態皮膜中に含まれる各元素のカチオン分率（原子％）を表し、含有されない場合はゼロとする。 Austenitic stainless steel with a passivation film on the surface
The chemical composition is mass%,
C: 0.10% or less,
Si: 2.0% or less,
Mn: 4.0% or less,
P: 0.060% or less,
S: 0.008% or less,
N: 0.10% or less,
Cr: 16.0 to 25.0%,
Ni: 7.0-15.0%,
Nb: 0.005-1.0%,
Cu: 0.1 ~4.0%,
Mo: 0-4.0%,
Al: 0 to 0.50%,
Ti: 0-0.50%,
V: 0 to 0.50%,
W: 0 to 0.50%,
Co: 0-0.50%,
Mg: 0 to 0.0050%,
Ca: 0-0.010%,
Ga: 0-0.010%,
Hf: 0 to 0.10%,
Zr: 0-0.50%,
La: 0 to 0.10%,
Y: 0-0.10%,
REM: 0-0.10%,
Remaining: Fe and unavoidable impurities,
The f-number calculated by the following equation (i) is −150 (° C.) or more and less than −50 (° C.).
The cation fraction of the chemical composition in the passivation film satisfies the following equation (ii).
Austenitic stainless steel with a thickness of 0.05 to 0.70 mm.
f value (° C.) = 551-462 (C + N) -9.2Si-8.1Mn-29 (Ni + Cu) -13.7Cr-18.5Mo-68Nb ... (i)
2.0 <(Nb + Mo + Cu) / Cr <10.0 ... (ii)
However, each element symbol in the above formula (i) represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and if it is not contained, it is set to zero, and each element symbol in the above formula (ii) is , Represents the cation fraction (atomic%) of each element contained in the passivation film, and if it is not contained, it is set to zero.
Ｍｏ：０．０５〜４．０％、
Ａｌ：０．０１〜０．５０％、
Ｔｉ：０．００５〜０．５０％、
Ｖ：０．００５〜０．５０％、
Ｗ：０．００５〜０．５０％、
Ｃｏ：０．００５〜０．５０％、
Ｍｇ：０．０００５〜０．００５０％、
Ｃａ：０．０００５〜０．０１０％、
Ｇａ：０．０００５〜０．０１０％、
Ｈｆ：０．００５〜０．１０％、
Ｚｒ：０．００５〜０．５０％、
Ｌａ：０．００５〜０．１０％、
Ｙ：０．００５〜０．１０％、および
ＲＥＭ：０．００５〜０．１０％、
から選択される一種以上を含有する、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。 When the chemical composition is mass%,
Mo: 0.05-4.0% ,
Al: 0.01-0.50%,
Ti: 0.005 to 0.50%,
V: 0.005 to 0.50%,
W: 0.005 to 0.50%,
Co: 0.005 to 0.50%,
Mg: 0.0005 to 0.0050%,
Ca: 0.0005 to 0.010%,
Ga: 0.0005-0.010%,
Hf: 0.005 to 0.10%,
Zr: 0.005 to 0.50%,
La: 0.005 to 0.10%,
Y: 0.005 to 0.10%, and REM: 0.005 to 0.10%,
The austenitic stainless steel according to claim 1, which contains one or more selected from.
（ｂ）焼鈍された前記冷間加工材を溶融塩浸漬後、硫酸水溶液で酸洗する工程と、
（ｃ）硫酸水溶液で酸洗された前記冷間加工材を、硝弗酸水溶液で酸洗する工程と、
を有する、請求項１または２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法。 (A) A step of annealing a cold-worked material having the chemical composition according to claim 1 or 2 in the range of 900 to 1150 ° C. to obtain an austenite single-phase metal structure.
(B) A step of dipping the annealed cold-worked material in a molten salt and then pickling it with an aqueous sulfuric acid solution.
(C) A step of pickling the cold-processed material pickled with an aqueous sulfuric acid solution with an aqueous solution of glass fluoride.
The method for producing an austenitic stainless steel according to claim 1 or 2 .
前記硝弗酸水溶液の組成は、硝酸濃度が５〜２０％であり、弗酸濃度が０．１〜５．０％である、請求項６に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法。 The composition of the sulfuric acid aqueous solution has a sulfuric acid concentration of 10 to 35%.
The method for producing an austenitic stainless steel according to claim 6 , wherein the composition of the aqueous solution of nitric acid is a nitric acid concentration of 5 to 20% and a fluorine concentration of 0.1 to 5.0%.
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